探尋水的秘密

陳展

對(duì)于初中生而言，探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣咚麄兊挠^察能力與思考問題的能力，但值得注意的是，實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)計(jì)的問題等應(yīng)貼近學(xué)生生活。我以水為載體，通過生活中的例子，讓學(xué)生研究水流漩渦流動(dòng)的方向、水流動(dòng)的黏性等問題，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神與實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

一、衛(wèi)生間里水流漩渦的秘密

在衛(wèi)生間里洗完臉后，放掉洗臉池中的水，當(dāng)水快放完時(shí)，水流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)漩渦，而且總是朝一定的方向流動(dòng)，浴缸、馬桶中的水也一樣。針對(duì)這些現(xiàn)象，教師可向?qū)W生設(shè)計(jì)幾個(gè)問題。

1.洗臉池中的水快放完時(shí)，漩渦的水流方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針？請(qǐng)你多做幾次實(shí)驗(yàn)，并完成表1，在對(duì)應(yīng)表格中打鉤。

2.你認(rèn)為水流的方向受哪些因素影響？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方案并加以驗(yàn)證。教師可事先給出幾個(gè)方案，再讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)幾個(gè)方案，并加以驗(yàn)證。

方案一：驗(yàn)證外界動(dòng)力對(duì)水流方向的影響。如在洗臉池中，用手指攪動(dòng)水，讓水流按順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察最終水流方向有沒有變。如果有變，結(jié)果是否都為同一個(gè)方向。將觀察結(jié)果填入表2，得出一般性的結(jié)論。

方案二：探究水流方向是否與洗臉池的結(jié)構(gòu)有關(guān)。先對(duì)一個(gè)塑料盆進(jìn)行改造，在盆底開一個(gè)洞，在洞口處接一根下水管，并且把水管帶螺紋的部分剪掉，只留其光滑的一段。然后塞上塞子，將盆內(nèi)裝滿水。靜置一段時(shí)間后，拔掉塞子，觀察有沒有漩渦產(chǎn)生及漩渦的方向。

還可做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，如放入不同螺紋的水管或改變盆底洞口的大小，要求學(xué)生控制好相關(guān)變量，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。學(xué)生會(huì)從中發(fā)現(xiàn)，洞口開到一定大小時(shí)，水流就不會(huì)產(chǎn)生漩渦，且水管上螺紋的不同也會(huì)對(duì)水流方向產(chǎn)生一定影響。

在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生思考是否還有別的因素影響水流的方向，并向?qū)W生介紹“科氏力”，即地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力。一般物體受這個(gè)力的作用很小，基本感覺不到，但地球上運(yùn)動(dòng)的物體特別是流體，受科氏力的影響就非常大。在南、北半球上，這個(gè)力影響的方向是不一樣的，從而造成漩渦水流方向不一樣。

二、水與容器的黏合性

將塑料盆中的水倒出時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)塑料盆內(nèi)的水很難倒干凈，總會(huì)有一些水附在盆壁，這是為什么？

這里涉及水的黏性問題，教師可通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生探究水的黏度與哪些因素有關(guān)。如分別將500克水倒入不同的容器（塑料盆、鐵盆），從倒出水時(shí)開始計(jì)時(shí)，到基本沒有水流下來（上一滴水滴下來后5秒內(nèi)沒有水滴下來）停止計(jì)時(shí)，水倒完的時(shí)間越長，說明水與相應(yīng)容器的黏合性越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表3。

接著，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探討：容器的不同角度、不同水質(zhì)對(duì)倒完水的時(shí)間是否有影響？為什么？加入潤滑劑，是否會(huì)讓水流得快一些？也可讓學(xué)生思考，人體內(nèi)的血液也具有黏合性，由此可以得到哪些啟發(fā)？

三、總結(jié)

對(duì)于初中生來說，以上實(shí)驗(yàn)具有探索性質(zhì)，深入下去都是非常高深的問題，涉及流體力學(xué)、萬有引力等。設(shè)計(jì)這些實(shí)驗(yàn)的主要目的不是讓學(xué)生立馬得出正確的答案，而是激發(fā)他們科學(xué)探究的精神與通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。多開展一些這樣的課外探究性實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生科學(xué)能力的培養(yǎng)很有意義。